利用接收函数两步反演法研究小江断裂带及邻区地壳S波速度结构

文中基于2011年9月2日—2014年1月16日小江断裂带及邻区48个台站的远震三分量波形数据提取径向P波接收函数,采用两步反演法和Bootstrap重采样技术反演了各台站下方的S波速度结构,对小江断裂带及邻区的地壳深部结构进行了研究。结果表明:1)研究区地壳的S波速度在横向和垂向上都存在明显的非均匀特性,近地表处有2~4km厚的低速沉积层;中上地壳的S波速度呈高、低速相间分布;在20~35km的深度范围内存在明显的低速层,主要间断分布于小江断裂以西的川滇菱形块体和红河断裂以南的印支块体内部,另外在师宗-弥勒断裂附近也有局部分布。2)小江断裂带中、北段壳内低速层较为发育,以中段最为突出,最厚约达28km;南段在15~25km深度范围内存在明显的高速区。3)研究区的泊松比普遍较低(平均为0.24),呈不均匀分布,且横向变化剧烈,小江断裂带的泊松比总体呈北段较高、南段次之、中段低的分段特征;研究区壳内低速分布与泊松比间的对应关系不明显,大部分低速层似乎缺少发生部分熔融的条件,其地球物理结果的差异和不一致说明壳内低速层的变形演化机制及物理特性较为复杂。

界面和速度的两步反演——唐山震区三维细结构研究

研究区域界面和速度的两步反演计算方法．三维界面采用分段非完全多项式描述，三维速度的重建采用泛函空间的最小二乘原理．计算采用两步进行：第１步反演三维界面形态；第２步将剩余走时残差按加权分配的方式进行三维速度反演．处理了唐山滦县震区地震测深资料，获得了唐山震区深部三维构造形态及唐山、滦县震区三维地壳速度分布．结果表明：唐山震区深部三维构造总体为北东走向，北东向的丰台—野鸡坨断裂与北东向的唐山断裂所夹的构造为莫霍界面隆起区．该区中下地壳三维速度结构沿北东向的唐山断裂存在明显低速异常带，其位置与唐山地震活动带的位置相一致．沙河驿附近较大的低速异常块体对应于较密集的地震分布．该区域存在一条北西向的高速异常带，可能是一条隐伏深断裂．唐山７．８级地震震中区下地壳为北东向的低速异常带与北西向的高速异常带相交处．这两组构造对控制唐山７．８级地震的孕育和发生起了重要作用．

地壳浅部S波速度结构的多频接收函数两步反演法及其在中国东北盆-山构造区的应用

地壳浅部(<10km)速度模型既是地壳结构与变形研究和资源勘探前景评估的基础,又可为壳幔深部结构成像等研究提供先验信息.针对区域尺度结构,被动源方法相比主动源方法具有明显优势.被动源方法中,基于接收函数和/或体波振幅比的成像方法由于具有较高空间分辨率,近年来受到广泛关注.然而,盆地松散沉积层内部的反射混响常导致此类方法表现出较强的多解性及不确定性,限制了其应用.因此,本文提出一种基于多频径向接收函数波形及其与垂向接收函数振幅比的两步反演法,以约束地壳浅部S波速度结构.理论测试表明,两步反演策略能有效降低反演多解性、提高结果稳定性.将该方法应用于一条横跨中国东北沉积盆地的线性地震台阵数据,获得了地壳浅部S波速度精细结构图像.结果显示,盆地与山地地壳浅部结构差异显著:二连盆地浅部(<1.0km)和松辽盆地浅部(<2.5km)速度较低(<2.8km s^(-1)),反映低速沉积层;松辽盆地7km以深地壳速度较高(3.4~3.8km s^(-1)),可能反映早白垩世镁铁质岩浆侵入体.此外,成像结果中速度异常分布与盆地内大型断裂、隆起及沉积凹陷等构造的地表位置吻合,速度异常延深深度也与已有地震勘探结果相吻合.这些观测表明,两步反演法能有效约束松散沉积盆地S波速度随深度变化特征,并实现区域尺度地壳浅部结构高精度成像.

利用远震接收函数探测四川盆地及周边地区的地壳结构

青藏高原东南缘的龙门山断裂两侧具有陡峭的地形特征,在约50~100km的水平距离内,地形高程从2000m增加到4000m,该区强烈的壳幔变形特征及地球动力学模式一直是研究的热点问题.本文从四川地区49个固定台站记录的远震资料提取了P波接收函数,获得了四川盆地及周边的地壳厚度和泊松比,并以此构建反演的初始模型.在线性反演的基础上,引入了分别拟合低频和高频接收函数的两步反演技术,用以反演台站下方的地壳S波速度结构.数字试验表明,该方法可以有效抑制接收函数反演的不唯一性,为了得到最优解,最后用Bootstrap重采样技术估计解的不确定性.结果表明,四川盆地的地壳厚度在40~46km,松潘—甘孜块体北部的地壳厚度为46~52km,而南部增厚到50~60km.从四川盆地向西跨过龙门山断裂,地壳厚度增加了10~15km.在四川盆地及周边地区,地壳泊松比在0.26~0.32之间,呈块体分布特征,高泊松比(0.28~0.32)主要沿龙门山断裂以及安宁河—小江断裂分布.地壳S波速度结构表明,来自青藏高原中部的中下地壳低速层可能受到了坚硬的四川盆地阻挡,改变原来的运动方向并沿龙门山断裂展布,由于低速层的囤积导致该区地形陡峭和下地壳增厚.

利用远震P波接收函数研究漾濞M_(S)6.4地震孕震环境

2021年5月21日我国云南省大理州漾濞县发生了M_(S)6.4级破坏性地震,该地震的深部孕震环境研究对理解其成因极为重要.本文利用滇西北地区68个密集地震台站记录的远震波形数据,提取P波接收函数,采用两步反演法和Bootstrap重采样统计技术,获取了滇西北地区精细的地壳上地幔80 km深度范围内的S波速度结构.结合前期所得地壳厚度与泊松比分布情况分析认为:滇西北地区地壳S波速度结构在横向上和垂向上都具有强烈的非均匀性,浅表约有4 km厚的低速沉积层,中上地壳呈高低速相间分布特征;20~40 km深度范围内存在低速层,分布在维西—乔后—巍山断裂与红河断裂两侧.从横向上看,漾濞地震发生在维西—乔后—巍山断裂西侧的高低速过渡地区和泊松比高梯度带上.从垂直剖面上看,漾濞地震发生在中下地壳具有明显低速层、而上覆为相对高速的脆性地壳中,震源区地壳内存在的低速体为此次漾濞地震提供了可能的孕震环境.滇西北地区的中下地壳低速层被断层限制在特定的区域内,且该地区存在莫霍面隆起中心、非常高的泊松比值(>0.3)以及上地幔低速异常,考虑到高热流、地幔高导层隆起、温泉幔源特征等综合分析推测低速体可能与地幔热物质上涌有关.

从远震P波得到的1997年委内瑞拉卡里亚科地震的破裂过程

将两步有限断层波形反演法用于1997年7月9日委内瑞拉卡里亚科走滑地震记录到的宽频带远震P波,以期确定主震滑动的分布。首先用一个最大上升时间为20s的狭长断层来分析这次地震。这种线源分析表明,断层滑动以恒定破裂速度向西扩展且上升时间相对较短。此结果被用于以60 km×20 km的二维断层的P波波形的二次反演。破裂显示出了震源附近有一个大的滑动带(滑动量1.3 m)和一个更宽的第二个破裂源,此源在深度小于5km处向西向上扩展。第二个源有2.1 m的滑动峰值,由P波估算的地震矩为1.1×10^(26) dyne-cm(M_W=6.6)。由此推断出的破裂图象与在震中区观测到的宏观效应一致。